1、PTN 時鐘技術應用白皮書PTN 時鐘技術應用白皮書1同步的概念和需求IP 化是未來網絡和業務的發展趨勢，而以太網以其優越的性價比和廣泛的應用及產品 支持成為以 IP 為基礎的承載網的主要發展方向。時鐘和時間同步是 PTN 設備的基本功能要求之一，它提供了網絡運維所需要的時鐘和 時間的同步功能。PTN 設備的時鐘時間傳遞范圍涉及 PTN 網絡內的物理時鐘同步、 1588 時間同步、1588 頻率同步、CES 自適應時鐘同步和 GPS 時鐘時間同步幾部分， 涵蓋了相關實現算法和網絡保護協議。本技術應用白皮書主要以時鐘及時間同步應用相關內容為目標。制定 PTN 設備時鐘時間 1588 技術白皮書考

2、慮的市場、技術和標準發展因素如下：1. 滿足市場細分需求。由于技術路線和運維習慣不同，不同的運營商對 PTN 設備的 時鐘時間需求存在差異。TD-CDMA、CDMA2000 和 LTE 網絡需要的是高精度時 間傳遞。而 WCDMA 網絡只對頻率準確度和短期穩定性有要求。一些網絡要求背 靠背傳遞網絡，一些網絡要求端到端實現。如何應對這些不同網絡的不同需求， 以及如何部署都需要相應的規范。2.滿足分組時鐘時間技術和標準演進的需求。ITU-T 在 IEEE 1588 的基礎上開始了分組時鐘時間技術的標準化。到 2010 年中旬，雖然還存在不少爭議和待定，已 經基本完成了分組時鐘 G.826x 系列的

3、制定工作，并已經啟動了分組時間 G.827x 系列的編寫工作。國內 CCSA 已在制定 PTN 設備技術標準，為了加快推進 PTN 技術的標準化和應用，CCSA 決定選擇基于背靠背技術 syncE+1588 作為 PTN 設備的時間傳遞技術規范，要求各個廠家要統一到這種方式。但分組時鐘時間國 際化的標準還在制定當中，所以可能會對現有 PTN 時間時鐘的實現帶來影響。1.1什么是同步時鐘同步包括：頻率同步和相位同步（也稱時間同步），其關系可以用下面的秒表的 例子來說明（錯誤！未找到引用源。所示），假設有兩塊具有秒針的秒表，如果兩塊 表的頻率同步，意味著兩塊表的秒針具有相同的“跳躍”周期，也就是兩

4、塊表走得一 樣快。但是這并不意味著兩塊表所表示的相位相同。相位同步首先要求兩塊表有相同的時標（Time Scale），也就是時間的起始點（Epoch）和固定的時間間隔（Time Interval）。通常情況下，我們選擇其中一塊表作為同步參考源，即主時鐘；另一塊表作為從時鐘， 使其保持與主時鐘的頻率和相位同步。為了消除相位差，主時鐘可以提供一個以 60 秒 為周期的基準脈沖信號（即“對表”信號），使從時鐘秒針的跳變位置在每一個基準 信號脈沖出現時，與主時鐘秒針的跳變位置保持一致，則兩塊表就能保持相位的對齊（或相位同步）和頻率同步。圖 1-1 頻率同步與相位同步的關系1.2為什么需要同步1.2.1

5、TDM 業務對時鐘同步的需求傳統固網的 TDM 的業務主要是語音業務。TDM 時分復用的機制需要時鐘同步。如果 承載網兩端的時鐘不一致，經過一定時間的積累，會造成滑碼，對承載業務造成影響。1.2.2無線接入網對時鐘同步的需求無線接入網對時鐘需求最嚴格，如果基站之間的頻率不能滿足同步要求，基站之間就 無法平滑切換導致出現掉線。無線技術存在多種制式，不同制式下對時鐘的承載有不同的需求，如表 1-1 所示。表 1-1 不同制式對時鐘的要求無線制式時鐘頻率精度要求時鐘相位同步要求GSM50ppbNAWCDMA50ppbNATD-SCDMA50ppb3usCDMA200050ppb3usWiMax FD

6、D50ppbNAWiMax TDD50ppb1usLTE50ppb采用頻率/時間同步總的來看，以 GSM/WCDMA 為代表的歐洲標準采用的是異步基站技術，此時只需要 做頻率同步，精度要求 0.05ppm（或者 50ppb）。而以 CDMA/CDMA2000 代表的同 步基站技術，需要做時鐘的相位同步（時間同步）。1.2.3分布式實時數據采集網絡分布式實時數據采集系統作為聯系物理世界和計算機世界的橋梁，發展迅猛。特別是 分布式無線傳感器網絡，廣泛應用于船舶、飛機、航天等采集數據多、實時性要求較 高的地方。同步采集能保證數據采集系統的實時性、準確性和高效性。分布式數據采集逐步面向聲音和視頻，這也

7、天然的需要時間同步。1.2.4網絡 OAM 性能檢測OAM 性能檢測，特別是對于抖動、時延這些和時間相關的性能參數的檢測，需要被測 網絡端點間進行時鐘同步。否則，客觀上，網絡時延很大，但是，由于時鐘不同步， 結算的結果可能是：網絡時延為 0。1.3頻率同步的技術ITU-T 分組網絡同步與定時系列標準由 Q13/SG15 負責制定,主要有：lG.8261 定義了分組網絡同步與定時的總體需求。lG.8262 定義了同步以太網設備時鐘（EEC）的性能。lG.8264 主要定義分組同步網絡的體系結構和同步功能模塊。以上標準的應用范圍限于在分組網絡中實現頻率的同步。在該組協議中，又包含多種 時鐘同步技術

8、：差分時鐘、ACR 時鐘、同步以太網等。ACR：以電路仿真業務為基礎，采用自適應的方法來恢復源端時鐘；目的是解決在 PSN網絡中仿真 TDM 業務時鐘傳遞問題，保證宿端能恢復出源端 TDM 時鐘。1.3.1ACR 同步限制恢復時鐘的質量依賴于承載的 PSN 網絡性能：lPSN 網絡的延時變化（PDV）；lPSN 網絡的路由倒換；lPSN 網絡的丟包 等； 造成網絡延遲變化（PDV）的因素有：l網絡拓撲變化、網絡流量負載變化；lQoS 策略變化；l網絡延遲的分布本質上是不可預測的； CES ACR 只能恢復頻率，無法恢復時間。 同時還要考慮各種濾波算法的局限：l現有各種濾波算法都只能針對特定的網

9、絡延遲分布；l濾波算法主要根據 G.8261 定義的各種測試場景定義；1.3.2同步以太網物理層同步技術在傳統 SDH 網絡中應用廣泛，其特點是同步網絡節點具有較高頻率準 確度和穩定性的本地時鐘，該時鐘可以是專用的同步設備（如 BITS/SSU）,也可以是 設備時鐘（如 SEC）。每個節點可以從物理鏈路提取線路時鐘或從外部同步接口獲取 時鐘，從多個時鐘源中進行時鐘質量選擇，使本地時鐘鎖定在最高質量的時鐘源，并 將鎖定后的時鐘傳送到下游設備，通過逐級鎖定，從而實現全網逐級同步到主參考時 鐘（PRC）。對分組網絡也可采取相似的技術，其原理如下圖所示。圖 1-2 分組網絡物理層同步原理ITU-T 在

10、 IEEE 802.3 以太網物理層全雙工模式的基礎上提出了同步以太網的技術規 范，主要包括：同步以太網設備時鐘（EEC）定義，同步以太網接口規范和以太網同 步消息信道（ESMC）的使用。EEC 是以太網數據接口的發送時鐘，也是外部同步輸出接口的時鐘源（如錯誤！未找 到引用源。）。它可以從以太網物理鏈路的比特流中提取線路時鐘，或從外部同步接 口獲得參考時鐘。并將兩者作為系統時鐘選擇功能的輸入，使系統時鐘鎖定到最佳時 鐘源。EEC 的自由振蕩頻偏值小于+/-4.6ppm，而傳統以太網設備時鐘為+/-100ppm。 EEC 的性能由 G.8262 定義，如頻率準確度、保持模式、輸出抖動和漂動、輸入

11、抖動 和漂動容限等。圖 1-3 同步以太網設備時鐘 EEC同步以太網接口是同步以太網設備的數據接口，可配置運行在同步或非同步模式。同步模式可完全與非同步模式接口進行數據互通，但不能時鐘同步互通。只有兩端都 運行同步模式，才能時鐘同步互通。以太網同步消息信道（ESMC）是 MAC 層的單向廣播協議信道，用于在設備間傳送同 步狀態信息 SSM，包括時鐘質量等級 QL、路徑、端口優先級等。設備根據 SSM 優選 時鐘。SSM 的使用規則和時鐘選擇算法符合 G.781 的規范。同步以太網目前只實現頻率同步，但 ESMC 是基于 MAC 層的協議，其擴展功能有待 進一步定義，目前已有部分運營商和廠商提出

12、在 ESMC 中實現相位或時間傳送的方案， 這種方案與其他采用分組協議同步的方式（如 1588v2，NTP）之間的比較優勢或劣勢 還處于爭論階段。1.3.3IEEE 1588 V2IEEE 在 2002 年發布了 IEEE1588 標準，該標準定義了一種精確時間同步協議（PTP）。 IEEE1588 是針對局域網組播環境制定的標準，在電信網絡的復雜環境下，IEEE1588 的應用將受到限制。2008 年發布 IEEE1588v2（以下簡稱 1588v2），該版本中增加 了適應電信網絡應用的技術特點。1.3.4IEEE 1588 時鐘同步整體功能在 PTN 設備里 1588 頻率恢復為 PTN

13、時鐘中的一部分。PTN 時鐘來源有以 bits、同 步以太網、SDH 時鐘等為代表的物理時鐘，也有以 1588 為代表的分組時鐘。ITUT-G.8265 標準規范了端對端穿越第三方網絡 1588v2 頻率恢復技術在電信網絡的 應用，確定了以單播方式為代表的頻率恢復架構。但在 G.827x 系列的時間同步標準里，將允許點對點方式 1588 頻率同步，以組播方式 為代表的頻率同步，為時間同步提供頻率。在 PTN 系統里，兩種方式應當都支持，目前標準只對 G.8262 做了規范，考慮到兩套 系統實現的差異性，在 PTN 設備里，二者不共存模式。G.8265 是 1588 和 SSM 的融合。1.3.

14、5端對端 1588 頻率傳送網絡設計和規劃原則1.能夠實現主時鐘設備（Master）與從時鐘設備（Slave）之間互通。2.能夠滿足廣域電信網絡可管理的運營要求。3.能夠實現與現有基于 SDH 頻率同步網絡和同步以太網網絡的互操作。4.能夠實現可配置的固定時鐘模式。5.保護機制必須符合傳統的電信運營規則，Slave 應能從地域分布不同的 Master 中 選擇合適的時鐘源。6.Slave 的時鐘源選擇應與現有的物理層時鐘選擇機制保持一致，即允許基于時鐘 質量等級（QL）和優先級的選擇。7.允許同步協議使用標準的網絡安全機制確保時鐘網絡的完整性。1.3.6端對端 1588 頻率傳送組網模式l一般

15、架構圖 1-4 端到端 1588 時鐘恢復網絡架構1588時間 服務器PTN_slave中間網絡PTN_slavePTN_slavel保護架構圖 1-5 端到端 1588 時鐘保護架構主用1588時 間服務器備用1588時 間服務器中間網絡PTN_slave1.4時間同步技術1.4.1 NTPIETF 的時間同步協議（NTP）實現了 INTERNET 上用戶與時間服務器之間時間同步， 目前廣泛使用的 NTPv3 可以達到 10 毫秒左右的同步精度。IETF 正在進行 NTPv4 的 標準工作：支持 IPv6 和動態發現服務器。預期同步精度 10 微秒級。IETF 于 2007 年成立了 TIC

16、TOC（Timing over IP Connections and Transfer of Clock） 工作組, 研究基于 IP/MPLS 分組協議實現時鐘或時間傳送。目前 TICTOC 的工作集中 在接納需求方面的輸入文稿。1.4.2 IEEE 1588 V2IEEE 在 2002 年發布了 IEEE1588 標準，該標準定義了一種精確時間同步協議（PTP）。 IEEE1588 是針對局域網組播環境制定的標準，在電信網絡的復雜環境下，IEEE1588 的應用將受到限制。2008 年發布 IEEE1588v2（以下簡稱 1588v2），該版本中增加 了適應電信網絡應用的技術特點。1588v

17、2 基于 1588 的 PTP，可實現于諸如 Ethernet/IPv4/v6/UDP 等協議之上。1588v2 定義三種基本時鐘類型：普通時鐘（OC）、邊界時鐘（BC）和透明時鐘（TC）。l 普通時鐘是單端口器件，可以作為主時鐘（Grandmaster）或從時鐘（Slave）。一個同步域內 只能有唯一的 Grandmaster。Grandmaster 的頻率準確度和穩定性直接關系到整個同 步網絡的性能。一般可考慮 PRC 或同步于 GPS 系統。Slave 的性能決定時戳的精度 以及 Sync 消息的速率。l 邊界時鐘是多端口器件，可連接多個普通時鐘或透明時鐘。邊界時鐘的多個端口中，有一個作

18、 為從端口，連接到主時鐘（Grandmaster）或其他邊界時鐘的主端口，其余端口作為 主端口連接從時鐘或下一級邊界時鐘的從端口，或作為備份端口。邊界時鐘可在一個 同步域內擴展出多個子域，增加從時鐘的數量，構成樹形的同步拓撲結構，減少 Grandmaster 的消息處理負荷。但是 Grandmaster 到遠端 Slave 之間串入多個邊界時 鐘會引起累積漂移，增加遠端 Slave 的誤差。l 透明時鐘連接主時鐘與從時鐘或邊界時鐘的主端口與從時鐘。它對主從時鐘之間交互的同步消 息進行透明轉發，并且計算同步消息（如 Sync，Delay_Req）在本地的緩沖處理時間， 并將該時間寫入同步消息的

19、CorrectionField 字節塊中，從時鐘根據該字節中的值和同 步消息的時戳值計算平均路徑延遲和時間差。l 同步過程同步消息類型有一般消息和事件消息。一般消息（如 Follow_Up）本身不進行時戳處 理，它可以攜帶事件消息（如 Sync）的準確發送或接收時間，還具有完成網絡配置、管理、或 PTP 節點之間通信的功能（如 Announce，Management）。事件消息本身 需要進行時戳處理，并可攜帶或不攜帶時戳。從時鐘根據事件消息的時戳或由一般消 息攜帶的時戳計算路徑延遲和主從時鐘之間的時間差。1588v2 的一般同步過程如錯 誤！未找到引用源。所示（以 Delay request-

20、response 模式為例）。圖 1-6 主從時鐘間的同步過程l 時戳處理延遲1588v2 的時戳處理由硬件完成，時戳處理單元的位置處于 PHY 層與 MAC 層之間， 如錯誤！未找到引用源。所示。硬件時戳處理可以補償 1588v2 協議幀通過協議棧時 消耗的時間，保證端口消息發送和接收時戳的精度。圖 1-7 IEEE1588 v2 時間戳處理l路徑與節點緩沖延遲除了時戳處理延遲，影響同步精度的主要因素還有節點緩沖延遲和路徑延遲。1588v2 定義兩種透明時鐘，用于節點緩沖延遲補償：End-to-End TC（E2E TC）和 Peer-to-Peer TC（P2P TC）。對于傳輸路徑的補償

21、，有兩種方式：Delay request-response 方式和 Peer delay 方式。l Delay request-response其可結合 E2E TC 使用，該 TC 只需要在入口和出口處在報文上標記處理時戳，關于 時間延遲補償的計算全部由 Slave 完成。如錯誤！未找到引用源。所示。圖 1-8 Delay request-response 延時補償方式l Peer delay其可結合 P2P TC 使用，該 TC 參與端點間的時間延遲計算，每個端點分別與 TC 交互， 并計算 P2P 之間的時間延遲，Slave 利用計算結果計算延遲補償。如錯誤！未找到引 用源。所示。圖 1

22、-9 Peer delay 延時補償方式1588v2 的同步精度受到多方面因素的影響，因此在實際網絡部署中要綜合考慮。目前， 在純以太網交換機組成的測試網絡中，1588v2 可以達到亞微秒級的精度；在有邊界時 鐘或透明時鐘等中間節點支持下，可以達到 20ns 到 100ns 的精度范圍。PTP 混合類型設備又分為 OC+E2ETC 和 OC+P2PTC 兩種：l OC+E2ETC：具備多個 PTP 端口的設備，其中一個端口配置為 OC，用來恢復頻 率或時間，同時其 PTP 報文還能透傳。此外的其他所有 PTP 端口都配置為純 E2ETC 模式，只透傳報文。OC 模式下的參考源可從多個端口中選擇

23、。l OC+P2PTC：具備多個 PTP 端口的設備，其中一個端口配置為 OC，用來恢復頻 率，同時其 PTP 報文還能透傳。此外的其他所有 PTP 端口都配置為純 P2PTC 模式，只透傳報文。OC 模式下的參考源可從多個端口中選擇。2時鐘/時間同步解決方案2.1頻率同步解決方案2.1.1 Sync E 及應用場景同步以太網的組網應用和 SDH 類似，支持環網和樹狀網組網（如錯誤！未找到引用源。 所示），通常由 RNC 提供時鐘源，時鐘信息通過同步以太網傳送后到達各個基站，從而保持全網同步狀態。在樹狀組網中，無時鐘路由保護。在環網組網中，如果當前時 鐘路由發生故障，通過告警、SSM 等信息交

24、互，相關網元可以從其它方向跟蹤源時鐘， 從而實現時鐘路由保護。圖 2-1 同步以太網組網應用另一方面，同步信息經過網元傳遞后抖動會增加，因此在網絡部署中，設備如果能以 最短路徑跟蹤時鐘源，則可以獲得較好的時鐘質量。ZTE IPTN 產品對 SSM 信息進行 擴展，在 SSM 信息中增加時鐘經過的節點數，可以實現任何情況下網元以最短路徑跟 蹤時鐘源。圖 2-2 同步以太網最優時鐘選擇如錯誤！未找到引用源。所示，網元 C 可以從 B 點或 D 點跟蹤源 A 發出的時鐘信息， 但從 B 點跟蹤，時鐘只經過一個節點，如果從 D 點跟蹤，則經過了兩個節點，為了使 C 點獲得較高的時鐘之類，ZTE IPT

25、N 產品會自動優選 B 點方向的時鐘。2.1.2 CES ACR 及應用場景lRNC 與 NodeB 之間通過 E1 口透傳業務，RNC 把時鐘通過 CES ACR 傳遞給NodeBlBSC 與 BTS 之間通過 E1 口透傳業務，BSC 把時鐘通過 CES ACR 傳遞給 BTSlE1 專線業務，需要透傳 PSN 網絡，通過 CES ACR 透傳源端 E1 時鐘2.1.31588 ACR 及應用場景運營商在 NodeB 和 RNC 側使用 PTN 設備，中間穿越以太網絡，中間的以太網絡不支 持物理時鐘和 IEEE 1588 V2 協議。這種場景中，運營商可以利用第三方網絡透傳 1588 V2

26、 時鐘報文，通過 1588 ACR 實現端到端設備的頻率同步。圖 2-3 1588 ACR 應用場景l1588 ACR 目前只支持穿越 ME（純以太網絡）/微波的網絡。l在滿足穿越路徑是純以太網絡前提下l在與以太網絡對接的 PTN 設備上通過 1588 ACR 恢復時鐘頻率信息，然后通過 物理層往下游傳遞時鐘。l由于 1588 V2 時鐘報文為多播報文，所以第三方網絡需要支持二層多播。2.2時間同步解決方案2.2.1 1pps+TOD 功能2.2.1.1接口特性PTN 設備支持如下物理特性的 1PPS + ToD 接口。1PPS 和 ToD 信息傳送采用 RS422 電平方式，物理接頭采用 R

27、J45 或 DB9，其電氣特性分別滿足 xx 規范和 xx 規范的要 求。接頭的線序要求如表所示；1PPS 秒脈沖采用上升沿作為準時沿，上升時間應小 于 50ns，脈寬應為 20ms 200ms。ToD 波特率默認為 9600，無奇偶校驗。包含一個起始位（用低電平表示）和一個停止 位（用高電平表示），8 個數據位，空閑幀數據均為高電平。應在 1PPS 上升沿 1ms 后開始傳送 ToD 信息，并在 500ms 內傳完，此 ToD 標識當前 1PPS 上升沿時間。如 圖 1-xx 所示。ToD 報文的發送頻率為 1 個/秒。表 2-1 1PPS 和 TOD 的接口特性PIN信號定義說明1NC默認

28、態為懸空（高阻）2NC默認態為懸空（高阻）3422_1_N1PPS4GNDRS422 電平 GND5GNDRS422 電平 GND6422_1_P1PPS7422_2_NToD 時間信息8422_2_PToD 時間信息圖 2-4 1PPS 脈沖和 ToD 信息傳送的示意圖2.2.1.2 TOD 幀格式ToD 消息使用完整的 8bit 一個字節的數據進行傳輸，采用校驗和保護，使用消息類型 和消息 ID 兩級分類方式。對于超過一個字節的域，須遵循 Big Endian 規范，bit0 代表 字節中的最低有效位（LSB），每個字節的 bit0 最先發送。ToD 幀內容：l 幀頭：由 SYNC CHA

29、R 1 和 SYNC CHAR 2 兩個字節組成。l消息頭：由消息類型和消息 ID 組成。CLASS 為 ToD 消息的基本分類，1 個字節 長度。ID 為具體 ToD 消息的編號，一個字節長度。l 消息長度域：兩個字節長度。消息長度域計算的有效范圍只包括消息的凈載荷（Payload），不包含幀頭、消息頭、消息長度域本身以及校驗域。l 載荷域：ToD 消息內容，由若干字節組成。l 幀校驗序列（FCS）域：幀校驗序列的生成多項式為：G(x) = x8 + x5 + x4 + 1注：檢驗碼初始值設置為 0xFF，輸入數據無需取反。校驗算法采用右移算法。輸 出校驗數據無需取反。校驗字節發送時，最低有

30、效位 bit0 最先發送，與數據字節 一致。2.3總結性能成本帶寬占用技術成熟 度兼容現網時間傳遞物理層同步高中無高否不支持IEEE 1588V2中中中低否支持ACR低低無低是不支持3同步規劃/設計應用范圍3G/LTE 網絡同步系統的組成包括時間源、高精度時間同步設備、PTN 傳送網絡和3G/LTE 基站 4 部分，其接口連接關系如下所示：連接標 識連接類型邏輯類型/物理接口數據格式1GPS 和時間源服務器 之間的連接BNC 接口2M TDM 信號2時間源服務器和承載網 PTN 主時間節點的端口 連接PPS+TOD/RJ45接口,RS422 電平信號PPS:脈沖信號；TOD:數據 時間信息15

31、88V2 接口/GE,FE2 層組播/3 層組播/3 層單播1588 報文3承載網 PTN 節點之間 的端口鏈接1588V2接口/XGE,GE,FE2 層組播/3 層單播4承載網 PTN 節點和 PPS+TOD/RJ45接PPS:脈沖信號；TOD:數據連接標 識連接類型邏輯類型/物理接口數據格式NODE B 之間的端口連 接口,RS422 電平信號時間信息1588V2 接口/GE,FE2 層組播/三層組播/本文檔只用于指導在基于 PTN 的承載網絡中 1588v2 時間同步的部署，定義范圍為接 口 2 和接口 4 之間。時間同步的部署包括頻率同步和 1588v2 時間同步兩方面內容。工程使用前

32、，全網時 鐘必須頻率同步，上圖中各個接口之間的頻率同步方法見下表：連接標 識連接類型頻率同步方式1GPS 和時間源服務器/BITS 之間 的連接內部時間源同步方式2時間源服務器和承載網 PTN 主時 間節點的端口連接采用 2Mbits/s 頻率同步（需保證和時間源為 同源頻率）基于 1PPS 同步3承載網 PTN 節點之間的端口鏈接基于底層物理碼型的同步以太網恢復（推薦 使用）基于 1588 報文進行頻率恢復（當承載網經過 波分等設備時）4承載網 PTN 節點和 NODE B 之間 的端口連接基于底層物理碼型的同步以太網恢復頻率信 息基于 1588 報文進行頻率恢復另外，對于時間同步，工程使用

33、前，需要這些跨段需要注意進行補償，以保證全網光 纖對稱。建議逐節點測試一遍，保證 PTN 相鄰節點之間相差不超過 50ns；任意節點 和時間源節點之間相差不超過 100ns（主要考慮時間源的抖動情況）。此外，還需要 對首、末節點的“帶外線纜傳輸距離”進行測試及補償設置，具體補償情況見下表：連接標 識連接類型時延補償/非對稱補償1GPS 和時間源服務器之間的連接進行時延補償2時間源服務器和承載網 PTN 主時間 節點的端口連接帶外 PPS+TOD 接口:時延補償1588V2 接口：非對稱補償3承載網 PTN 節點之間的端口鏈接1588 非對稱補償4承載網 PTN 節點和 NODE B 之間的帶外

34、 PPS+TOD 接口:時延補償連接標 識連接類型時延補償/非對稱補償端口連接1588V2 接口：非對稱補償（由于鏈路較 短，一般無需補償）目前建議采用物理層同步以太網頻率同步配合全網 BC 時間同步方式，本文檔主要介 紹這種部署方案。4時鐘同步方案4.1方案概述PTN 設備時鐘同步方案采用同步以太網技術，組網應用和 SDH 類似，支持環網和樹 狀網組網。通常由 BITS 提供時鐘源，通過 2M 外時鐘接口與同機房的核心層 PTN 設 備相接，匯聚層和接入層 PTN 設備跟蹤 10GE/GE 等同步以太網鏈路時鐘，經過逐級 傳遞將時鐘信息傳送到各個基站，保持全網同步狀態，如下圖所示。在樹狀組網

35、中， 無時鐘路由保護。在環網組網中，如果當前時鐘路由發生故障，通過告警、SSM 信息 等相關網元可以從其它方向跟蹤源時鐘，從而實現時鐘路由保護。圖 4-1 時鐘同步傳遞同步信息經過網元傳遞后抖動會增加，因此在網絡部署中，設備需要以最短路徑跟蹤 時鐘源，以獲得更好的時鐘質量。設備通過對 SSM 信息進行擴展，在 SSM 信息中增 加時鐘經過的節點數，實現任何情況下網元以最短路徑跟蹤時鐘源，如下圖所示。網元 C 可以從 B 點或 D 點跟蹤源 A 發出的時鐘信息，但從 B 點跟蹤，時鐘只經過一 個節點，如果從 D 點跟蹤，則經過了兩個節點，為了使 C 點獲得較高的時鐘之類，需 要設置設備自動優選

36、B 點方向的時鐘。4.2外時鐘源引入時鐘同步源由處于核心層同 BITS 同機房的 PTN 設備引入，通過 2M Bit 或 2M Hz 外 時鐘接口與外時鐘源對接引入。如下圖所示：外時鐘源有幾種情況：1. 目前，在本地網正在部署高精度時間同步設備，如果可以提供外 2M Bit 或 2M Hz頻率源，則可以由此時間同步設備引入；2. 由同機樓 BITS 設備引入 2M 外時鐘；3. 由時間同步設備的 1PPS 接口引入；4. 由同機房的 MSTP 設備外同步接口引入外時鐘源，優選省內二干 SDH 設備。建議有條件的情況下首先選擇前面兩種方式。核心層 PTN 設備需要由兩個不同的外時 鐘源引入同步

37、，以作主備。4.3PTN 網絡內時鐘傳遞時鐘同步信息由 BITS 設備引入 PTN 承載網之后，依次經由核心層、匯聚層和接入層 網絡向基站傳遞，最終實現全網同步。核心層網絡一般會呈現環形組網或 MESH、半 MESH 狀網絡架構。無論環形組網還是 MESH 狀組網，其定時傳遞線路都由時鐘引入站點向兩側傳遞。匯聚層和接入層網絡 一般組環網，同步信息由東向和西向兩個方向傳遞，每個站點時鐘優先級列表里同時 選定東向和西向，以作保護。網絡中各節點需要啟用 SSM 功能，以實現時鐘保護，防 止定時成環。舉例如下：需要保證全網所有 PTN 設備的頻率源跟蹤時間源服務器或 BITS 時鐘，頻率同步的路 徑建

38、議采用基于同步以太網的頻率恢復方式，各節點的時鐘配置如下：網元標 識網元類型同步以太網時鐘跟蹤情況SSM 使用方式SSM 自振質量 等級A主時鐘接入節 點優先級 1：跟蹤主 BITS,設置 其優先等級為 G.811； 優先 級 2：跟蹤線路時鐘使用自定義時 鐘方式 1G.812 本地局 時鐘B備時鐘接入節 點優先級 1：跟蹤線路時鐘； 優先級 2：跟蹤備 BITS，設使用自定義時 鐘方式 1G.813 時鐘網元標 識網元類型同步以太網時鐘跟蹤情況SSM 使用方式SSM 自振質量 等級A主時鐘接入節 點優先級 1：跟蹤主 BITS,設置 其優先等級為 G.811； 優先 級 2：跟蹤線路時鐘使用

39、自定義時 鐘方式 1G.812 本地局 時鐘置其優先級為 G.812 轉接局 時鐘；CPTN 匯聚節點優先級 1：跟蹤離主時鐘節 點跳數最短的線路時鐘；優 先級 2：跟蹤離次時鐘節點 跳數次短的線路時鐘；使用自定義時 鐘方式 1G.813 時鐘DPTN 接入節點優先級 1：跟蹤離主時鐘節 點跳數最短的線路時鐘；優 先級 2：跟蹤離主時鐘節點 跳數次短的線路時鐘；使用自定義時 鐘方式 1G.813 時鐘4.4與 3G/LTE 基站對接根據 3G/LTE 基站是否支持同步以太網，PTN 接入層設備有兩種方式實現與 3G/LTE基站對接，傳送頻率：1.如果基站支持同步以太網，接入層 PTN 設備可以

40、通過 FE 業務接口（電光自選） 向 3G/LTE 基站傳送同步，3G/LTE 基站由業務接口跟蹤頻率；2.如果基站不支持同步以太網，接入層 PTN 設備需要通過 2M 外同步接口同步3G/LTE 基站，需要注意 2M 鏈路傳送距離的限制。 根據情況，酌情選擇合適的對接方式。4.5規劃原則物理層同步以太網時鐘規劃遵循以下基本原則：1.本地網內，全網統一引入時鐘頻率源，一般采用和 BITS 同機房的核心節點引入 外接頻率同步源，再逐級傳遞到各個節點。2.核心、匯聚層的網絡應采用時鐘保護，并設置主、備時鐘基準源，用于時鐘主備 倒換。接入層一般只在中心站設置一個時鐘基準源，其余各站跟蹤中心站時鐘。3

41、. 全網啟用擴展 SSM 協議，避免產生頻率同步環，并增強頻率同步的保護能力。 擴展 SSM 協議要為每一個從時鐘子網外部引入的時間源分配一個獨立的時鐘源 ID。4.不配置 SSM 信息時不要在本網元內將時鐘配置成環，SSM 信息的接收需要在一 定的衰減范圍內，超過衰減范圍，SSM 信息無法接收。5.在核心層、匯聚層、接入層要合理規劃時鐘同步網，避免時鐘互鎖、時鐘環的形 成。線路時鐘跟蹤遵循最短路徑要求。6.線路時鐘跟蹤應遵循最短路徑要求：小于 6 個網元組成的環網，可以從一個方向跟蹤基準時鐘源，大于或等于 6 個網元組成的環網，線路時鐘要保證跟蹤最短路 徑。即 N 個網元的網絡，應有 N/2

42、 個網元從一個方向跟蹤基準時鐘，另 N/2 個網 元從另一個方向跟蹤基準時鐘源。7.對于時鐘長鏈要考慮給予時鐘補償：傳送鏈路中的 G.812 從時鐘數量不超過 7 個， 兩個 G.812 從時鐘之間的 G.813 時鐘數量不超過 20 個，G.811，G.812 之間的 G.813 的時鐘數量也不能超過 20 個，G.813 時鐘總數不超過 60 個。8.局間宜采用從同步以太中提取時鐘，不宜采用支路信號定時。5時間同步方案5.1方案概述在實現全網頻率頻率同步的基礎上，通過 PTN 設備 1588v2 時間同步功能，實現全網 時間同步，替換 GPS。一般在 PTN 網絡中，只需其中一個網元輸入時

43、間信息（一般 為核心層 PTN 設備，為實現保護，需要由兩端 PTN 設備分別從不同的時間源引入）， 例如通過 1PPS+TOD 接口從高精度時間同步設備接收時間信息，PTN 網絡通過 1588 協議將時間信息分發到其它網元，再通過以太網接口或其它接口到達基站，從而實現 各基站之間的時間同步，如下圖所示。此方式要求基站側支持 1588 協議或支持時間接 口，如果基站支持 1588 協議，則 PTN 可以工作在透明時鐘方式，否則，PTN 需要工 作在邊界時鐘方式。按照要求，PTN 設備 1588v2 時間同步的部署采用全網 BC 的模式，即 PTN 承載網各 節點都配置為 BC 時鐘模式。5.2

44、外時間源引入5.2.1引入方案對核心節點 PTN 設備引接外部時間源規定的相關原則如下：1.原則上均從時間同步服務器所在機房的核心節點設備上引接；2. 如果本地網中核心節點將組網用的和終端用的傳輸設備分開組網，即可從組網用 的設備上引接，也可從終端用的設備上引接，原則上那類設備數量少采用那類設 備引接，以保證外接的節點最少。3. 如果在 BITS 機房需要引接的設備較多或核心節點設備數量較多時，也可所有節 點組成環網，以傳遞時間同步信息，減少直接接時間源的節點數量。4. 如果 BITS 所在機房各個設備相對獨立且設備數量較多時，也可通過 GE、FE 等 各種速率的業務接口對接，這樣，只需要一套

45、設備外接時間源即可。根據以上原則，針對幾種典型的組網模式，給出幾種引接方式。1.模型一：從組網節點引接在時間服務器所在的核心節點，原則上從組網設備上引接；當核心節點分為終端 用 PTN 設備和組網用 PTN 設備，當 BITS 所在機房的組網 PTN 設備數量少于終 端 PTN 設備時，從組網 PTN 設備外接時間源。當核心節點只有組網設備時，從核心節點引接；另外，在終端用的 PTN 設備有 m 個，用于組環的 PTn 設備有 n 個，其中組環的各個環之間沒有關聯，且 n<m 時， 可從組網 PTN 設備上外接時間同步源。2. 模型二：從終端 PTN 設備引接在核心節點，當 BITS 所

46、在機房的組網 PTN 設備數量多余終端 PTN 設備時，從 終端 PTN 設備外接時間源。在終端用的 PTN 設備有 m 個，用于組環的 PTN 設備有 n 個，其中組環的各個環 之間沒有關聯，且 n>m 時，可從組網 PTN 設備上外接時間同步源。3. 模型三：組網節點組環在時間服務器所在機房，當組網 PTN 節點數量較多時，將組網節點的設備互相串 聯起來形成環路。用于組環的 PTn 設備有 n 個，且 n>8 時，可從組環 PTN 設備上外接時間同步源。4. 模型四：終端節點設備組環在時間服務器所在機房，當終端 PTN 節點數量較多時，將終端節點的設備互相串 聯起來形成環路。用

47、于終端的 PTN 設備有 m 個，且 m>8 時，可從終端 PTN 設備上外接時間同步 源。以上只是給出幾種比較典型的方式，各個本地網可結合自身的建網模式和未來的規劃， 合理選擇各種引接方式。5.2.2接口PTN 設備接入高精度時間同步設備時，為保證安全性和不引起頻繁的主備用時間同步 設備倒換，建議采用雙路引入時間同步源，主用采用 1PPS+TOD 接口，備用采用 1588V2 PTP 接口（光電口自選）。5.2.3損耗補償通過 1PPS+TOD 接口引接 PTN 設備和外時間源時，根據需要進行時延補償。詳細內 容見 3.3 節。5.3時間同步部署核心層 PTN 設備引接外時間源，作為

48、Grandmaster Clock，全網 PTN 設備部署為 BC 時鐘節點，作為中間層次從高層接收、并向底層傳遞時鐘時間，整個網絡是一種典型 的主從層次拓撲，最后實現 RNC 和 NodeB 之間的精確時間同步。NodeB 作為 Slave Clock，從 PTP 報文中獲取時間同步信息實現同步，或者 NodeB 節點通過帶外方式通 過 1PPS+TOD 的方式實現時間同步。采用此種方案，PTN 各個節點也實現精確的時間同步。在每個站點 PTN 設備上，需要使能 BMC 算法，配置每個 PTP 端口相關屬性參數，以 實現主用同步源故障時，切換到備用同步線路上去。5.3.1節點設置如下圖所示組

49、網拓撲：若時間源為帶外方式，通過 1PPS+TOD 方式接入，則各節點設置如下所示：表 5-1 PTN 帶外接入時間源的各節點時間同步規劃表時間源帶外 PPS+TOD 接入 PTN 方式網元網元類型時鐘節點類PTP 同步算法時間時間節標識型SYNC報文發 送頻率Delay_req發送頻率announce發送頻率節點點二級一級 優先 級設優先級 設置置A主時間接 入節點E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ1050B備時間接 入節點E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ1060CPTN 匯聚 節點E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ128（默 認）128 （默 認）DPTN 接入 節點E

50、2E BC和和 NODE和 NODEB 之間采 用 8 HZ128（默 認）128 （默 認）NODEB 之間 采用 16/S；和 PTN 之B 之間采 用 16/S； 和 PTN 之 間 采 用間采用 1/S1/SNODE BNODE BOC（SLAVE）16 HZ16 HZ8 HZ128（默 認）128 （默 認）若時間源為帶內方式，通過 FE/GE 接口接入 PTN，則各節點設置如下所示：表 5-2 PTN 帶內接入時間源的各節點時間同步規劃表時間源帶內 1588 接入 PTN 方式網元標 識網元類型時鐘節點類型PTP 同步算法時間一級 優先級節 點優先級 設置SYNC報文發 送頻率De

51、lay_req發送頻率announce報文發送 頻率時間源 服務器主時間源 服務器OC（MASTER）1 HZ1 HZ0.5 HZ1時間源 服務器備時間源 服務器OC（MASTER）1 HZ1 HZ0.5 HZ2時間源帶內 1588 接入 PTN 方式網元標 識網元類型時鐘節點類型PTP 同步算法時間一級 優先級節 點優先級 設置SYNC報文發 送頻率Delay_req發送頻率announce報文發送 頻率A主時間接 入節點E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ10B備 時間接 入節點E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ128（默認）CPTN 匯聚 節點E2E BC1 HZ1 HZ0.5 HZ128（默認）DPTN 接入 節點E2E BC和NODEB 之間 采 用 16/S ； 和 PTN之間采 用 1/S和 NODEB 之間采 用 16/S ； 和 PTN 之 間采用 1/S和 NODEB 之間采 用 8 HZ128（默認）NODE BNODE BOC（SLAVE）16 HZ16 HZ8 HZ128（默認）5.3.2帶外時延補償帶外補償方